在浩瀚宇宙中，系外行星的研究一直是天文学领域的焦点。近日，天文学家借助美国国家航空航天局的詹姆斯韦布空间望远镜，对一颗独特的系外行星展开了深入探索，取得了令人瞩目的成果。
这颗被命名为TOI199b的系外行星，大小与土星相当，却拥有着令人惊讶的类地温度。它围绕着一颗距离地球超过330光年的恒星运行，每大约100天完成一次轨道周期。其估计温度约为175华氏度，虽然以人类标准来看依旧炽热，但与那些温度高达数千度的热木星相比，无疑要温和许多，甚至类似地球上停在阳光直射下汽车内部的温度。这种独特的温度特性，让TOI199b处于炽热的类木行星和像土星这样的冰冻气态巨行星之间的“宇宙甜蜜点”，被科学家归类为温带巨行星，在已知星球中属于少数派。
为了揭开TOI199b大气层的神秘面纱，天文学家采用了透射光谱学这一先进方法。当行星从望远镜的视角运行到其恒星前方，也就是凌日期间，部分恒星的光线会穿过行星大气层，并与其中的元素和分子发生相互作用。詹姆斯韦布空间望远镜如同一位精密的“光谱分析大师”，将入射的星光分解成不同的波长，就像棱镜把白光分解成彩虹一样。特定元素会吸收特定波长的光，在望远镜探测到的光谱中形成独特的“指纹”，从而反映出大气的成分。
研究人员进行了约20小时的连续观测，以建立该恒星光线的基线测量值。此次凌日持续了约7小时，相较于通常观测到的热木星较短的凌日时间，为研究提供了更充足的数据。随后，科学家将凌日期间收集的光谱与基准观测数据进行对比，那些差异之处便揭示了哪些波长被大气中的气体吸收，进而帮助确定行星大气的化学成分。
研究结果令人振奋，TOI199b的大气层中富含甲烷。JPL的博士后研究员、该论文的第一作者Aaron Bello Arufe表示，当把凌日期间的光谱与基线光谱进行比较时，发现行星大气层阻挡了被甲烷吸收的星光波长。此前关于温带气态巨行星成分的模型曾预测它们会含有甲烷，此次观测结果证实了理论的准确性。不仅如此，观测还暗示大气中可能存在氨和二氧化碳。
这一发现意义重大。通过对这颗行星的更多观测，科学家有望确定其大气中不同气体的相对丰度，构建出更完整的温带气态巨行星大气图景。这将为改进解释行星和大气层如何随时间形成和变化的计算机模型提供关键依据，甚至可能为地球大气过程带来新的线索。对温带气态巨行星大气的首次成功研究，也让科学家们充满信心，未来将投入更多资源和观测时间，去探寻其他类似行星的奥秘，判断这颗行星是否独一无二，或者这类行星是否具有普遍的共同特征。参与此次研究的团队成员来自亚利桑那州立大学、约翰斯霍普金斯大学、卡内基科学研究所、加州理工学院以及加州大学圣克鲁兹分校等多所知名学府和科研机构。
巨型行星在太阳系中占据着重要地位，它们通常指体积和质量远超类地行星的天体，主要分为气态巨行星（如木星、土星，以氢氦为主）和冰巨星（如天王星、海王星，含大量水、氨等冰质成分）。这些巨型行星没有固态表面，拥有浓厚的大气层和强大的磁场，对研究行星的形成和演化具有关键意义。此次对TOI199b的研究，无疑为这一领域的研究增添了新的亮点。
